ระบบป้องกันไฟกระชากสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

สิ่งอำนวยความสะดวกโซลาร์เซลล์ (PV) สำหรับการใช้พลังงานหมุนเวียนมีความเสี่ยงสูงจากการปล่อยฟ้าผ่าเนื่องจากสถานที่สัมผัสและพื้นที่ผิวขนาดใหญ่

ความเสียหายต่อแต่ละส่วนหรือความล้มเหลวของการติดตั้งทั้งหมดอาจเป็นผล

กระแสฟ้าผ่าและแรงดันไฟกระชากมักสร้างความเสียหายให้กับอินเวอร์เตอร์และโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ ความเสียหายเหล่านี้หมายถึงค่าใช้จ่ายที่มากขึ้นสำหรับผู้ดำเนินการโรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ไม่เพียง แต่จะมีค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมที่สูงขึ้น แต่ผลผลิตของโรงงานก็ลดลงอย่างมาก ดังนั้นควรรวมระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เข้ากับกลยุทธ์การป้องกันฟ้าผ่าและสายดินที่มีอยู่เสมอ

เพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดทำงานเหล่านี้กลยุทธ์การป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากที่ใช้อยู่จะต้องโต้ตอบกัน เราให้การสนับสนุนที่คุณต้องการเพื่อให้สถานที่ของคุณทำงานได้อย่างราบรื่นและให้ผลตอบแทนตามที่คาดหวัง! นั่นเป็นเหตุผลที่คุณควรปกป้องการติดตั้งระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ของแสงและการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินจาก LSP:

• เพื่อปกป้องอาคารและการติดตั้ง PV ของคุณ
• เพื่อเพิ่มความพร้อมของระบบ
• เพื่อปกป้องการลงทุนของคุณ

มาตรฐานและข้อกำหนด

มาตรฐานและคำสั่งปัจจุบันสำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินจะต้องถูกนำมาพิจารณาในการออกแบบและติดตั้งระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทุกชนิด

มาตรฐานร่างยุโรป DIN VDE 0100 ตอน 712 / E DIN IEC 64/1123 / CD (การติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงต่ำข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกพิเศษระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์) และข้อกำหนดการติดตั้งระหว่างประเทศสำหรับอุปกรณ์ PV - IEC 60364-7- 712 - ทั้งอธิบายการเลือกและการติดตั้งระบบป้องกันไฟกระชากสำหรับอุปกรณ์ PV นอกจากนี้ยังแนะนำอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV ในสิ่งพิมพ์ปี 2010 เกี่ยวกับการป้องกันไฟกระชากสำหรับอาคารที่มีการติดตั้ง PV สมาคมผู้ประกันทรัพย์สินของเยอรมัน (VdS) กำหนดให้มีการป้องกันฟ้าผ่าและแรงดันไฟฟ้าเกิน> 10 กิโลวัตต์ตามการป้องกันฟ้าผ่าระดับ III

เพื่อให้แน่ใจว่าการติดตั้งของคุณปลอดภัยในอนาคตจะต้องดำเนินการโดยไม่บอกว่าส่วนประกอบของเราปฏิบัติตามข้อกำหนดทั้งหมดอย่างครบถ้วน

นอกจากนี้ยังมีการเตรียมมาตรฐานยุโรปสำหรับส่วนประกอบป้องกันแรงดันไฟกระชาก มาตรฐานนี้จะระบุขอบเขตที่ต้องออกแบบการป้องกันแรงดันไฟกระชากในด้าน DC ของระบบ PV ปัจจุบันมาตรฐานนี้ใช้ราคาอยู่ที่ 50539-11

ปัจจุบันมาตรฐานที่คล้ายกันมีผลบังคับใช้แล้วในฝรั่งเศส - UTE C 61-740-51 ขณะนี้ผลิตภัณฑ์ของ LSP กำลังได้รับการทดสอบความสอดคล้องกับมาตรฐานทั้งสองเพื่อให้สามารถให้ความปลอดภัยในระดับที่สูงขึ้น

โมดูลป้องกันไฟกระชากของเราใน Class I และ Class II (ตัวป้องกัน B และ C) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเกิดแรงดันไฟฟ้าจะถูก จำกัด อย่างรวดเร็วและกระแสไฟจะถูกปล่อยออกมาอย่างปลอดภัย วิธีนี้ช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงความเสียหายที่มีราคาแพงหรืออาจเกิดไฟฟ้าดับโดยสิ้นเชิงในโรงงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ของคุณ

สำหรับอาคารที่มีหรือไม่มีระบบป้องกันแสง - เรามีผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมสำหรับทุกการใช้งาน! เราสามารถจัดส่งโมดูลได้ตามที่คุณต้องการ - ปรับแต่งเต็มรูปแบบและต่อสายไว้ในตัวเรือน

การปรับใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์

พลังงานโซลาร์เซลล์เป็นองค์ประกอบสำคัญของการผลิตพลังงานโดยรวมจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน มีคุณสมบัติพิเศษหลายประการที่ต้องพิจารณาเมื่อติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDs) ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งมีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นแนวคิดของระบบจึงต้องคำนึงถึงลักษณะเฉพาะเหล่านี้และประสานการใช้ SPD ให้สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่นข้อกำหนด SPD สำหรับระบบ PV ต้องได้รับการออกแบบทั้งสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ไม่มีโหลดของเครื่องกำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์ (V_OC STC = แรงดันไฟฟ้าของวงจรที่ไม่ได้โหลดภายใต้เงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน) รวมทั้งคำนึงถึงความพร้อมใช้งานและความปลอดภัยของระบบสูงสุด

ป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

เนื่องจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และตำแหน่งการติดตั้งที่เปิดเผยโดยทั่วไประบบเซลล์แสงอาทิตย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสี่ยงจากการปล่อยในชั้นบรรยากาศเช่นฟ้าผ่า ณ จุดนี้มีความจำเป็นที่จะต้องแยกความแตกต่างระหว่างผลกระทบของการโจมตีด้วยฟ้าผ่าโดยตรงกับสิ่งที่เรียกว่าการนัดหยุดงานทางอ้อม (อุปนัยและแบบ capacitive) ในแง่หนึ่งความจำเป็นในการป้องกันฟ้าผ่าขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเชิงบรรทัดฐานของมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและในแง่หนึ่งความจำเป็นในการป้องกันฟ้าผ่านั้นใช้จ่ายตามข้อกำหนดเชิงบรรทัดฐานของมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ในทางกลับกันมันขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันนั้นเองกล่าวอีกนัยหนึ่งขึ้นอยู่กับว่าเป็นอาคารหรือการติดตั้งภาคสนาม ด้วยการติดตั้งอาคารความแตกต่างระหว่างการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV บนหลังคาของอาคารสาธารณะ - ด้วยระบบป้องกันฟ้าผ่าที่มีอยู่ - และการติดตั้งบนหลังคาของโรงนา - โดยไม่มีระบบป้องกันฟ้าผ่า การติดตั้งภาคสนามยังมีเป้าหมายที่เป็นไปได้ขนาดใหญ่เนื่องจากอาร์เรย์โมดูลพื้นที่ขนาดใหญ่ ในกรณีนี้แนะนำให้ใช้โซลูชันป้องกันฟ้าผ่าภายนอกสำหรับระบบประเภทนี้เพื่อป้องกันการโดนแสงโดยตรง

ข้อมูลอ้างอิงตามกฎเกณฑ์สามารถพบได้ใน IEC 62305-3 (VDE 0185-305-3) ส่วนเสริม 2 (การตีความตามระดับการป้องกันฟ้าผ่าหรือระดับความเสี่ยง LPL III) [2] และส่วนเสริม 5 (ระบบป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากสำหรับระบบไฟฟ้า PV) และใน VdS Directive 2010 [3] (ถ้าระบบ PV> 10 กิโลวัตต์จำเป็นต้องมีระบบป้องกันฟ้าผ่า) นอกจากนี้จำเป็นต้องมีมาตรการป้องกันไฟกระชาก ตัวอย่างเช่นควรมีความพึงพอใจในการแยกระบบท่ออากาศออกเพื่อป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV อย่างไรก็ตามหากไม่สามารถหลีกเลี่ยงการเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือไม่สามารถรักษาระยะห่างการแยกที่ปลอดภัยได้ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงผลกระทบของกระแสฟ้าผ่าบางส่วนด้วย โดยพื้นฐานแล้วควรใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มสำหรับสายหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดขึ้นให้ต่ำที่สุด นอกจากนี้หากหน้าตัดเพียงพอ (ต่ำสุด 16 มม. ² Cu) ตัวป้องกันสายเคเบิลสามารถใช้เพื่อนำกระแสฟ้าผ่าบางส่วนได้ เช่นเดียวกับการใช้ตัวเรือนโลหะปิด ต้องต่อสายดินที่ปลายทั้งสองข้างของสายเคเบิลและตัวเรือนโลหะ เพื่อให้แน่ใจว่าสายหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ภายใต้ LPZ1 (Lightning Protection Zone); นั่นหมายความว่า SPD type 2 เพียงพอ มิฉะนั้นจะต้องใช้ SPD ประเภท 1

การใช้ประโยชน์และคุณสมบัติที่ถูกต้องของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก

โดยทั่วไปเป็นไปได้ที่จะพิจารณาการปรับใช้และข้อกำหนดของ SPD ในระบบไฟฟ้าแรงต่ำที่ด้าน AC เป็นขั้นตอนมาตรฐาน อย่างไรก็ตามการปรับใช้และข้อกำหนดการออกแบบที่ถูกต้องสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV DC ยังคงเป็นความท้าทาย เหตุผลประการแรกคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีลักษณะพิเศษของตัวเองและประการที่สอง SPD ถูกนำไปใช้ในวงจร DC โดยทั่วไปแล้ว SPD ทั่วไปได้รับการพัฒนาสำหรับระบบแรงดันไฟฟ้าสลับและไม่ใช่ระบบแรงดันไฟฟ้าโดยตรง มาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง [4] ครอบคลุมการใช้งานเหล่านี้มาหลายปีแล้วและโดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับการใช้งานแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง อย่างไรก็ตามในขณะที่ก่อนหน้านี้มีการรับรู้แรงดันไฟฟ้าของระบบ PV ที่ค่อนข้างต่ำ แต่วันนี้สิ่งเหล่านี้บรรลุแล้วโดยประมาณ 1000 V DC ในวงจร PV ที่ไม่ได้โหลด งานคือควบคุมแรงดันไฟฟ้าของระบบตามลำดับด้วยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่เหมาะสม ตำแหน่งที่เหมาะสมในทางเทคนิคและใช้งานได้จริงในการวางตำแหน่ง SPD ในระบบ PV ขึ้นอยู่กับประเภทของระบบแนวคิดของระบบและพื้นที่ผิวทางกายภาพเป็นหลัก รูปที่ 2 และ 3 แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของหลักการ: ประการแรกอาคารที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและระบบ PV ที่ติดตั้งบนหลังคา (การติดตั้งอาคาร) ประการที่สองระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่กว้างขวาง (การติดตั้งภาคสนาม) พร้อมกับระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก ในกรณีแรก - เนื่องจากความยาวของสายเคเบิลที่สั้นลง - การป้องกันจะดำเนินการที่อินพุต DC ของอินเวอร์เตอร์เท่านั้น ในกรณีที่สอง SPD ถูกติดตั้งในกล่องเทอร์มินัลของเครื่องกำเนิดพลังงานแสงอาทิตย์ (เพื่อป้องกันโมดูลแสงอาทิตย์) รวมทั้งที่อินพุต DC ของอินเวอร์เตอร์ (เพื่อป้องกันอินเวอร์เตอร์) ควรติดตั้ง SPD ใกล้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV และใกล้กับอินเวอร์เตอร์ทันทีที่ความยาวของสายเคเบิลที่ต้องการระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV และอินเวอร์เตอร์ขยายเกิน 10 เมตร (รูปที่ 2) โซลูชันมาตรฐานในการป้องกันด้าน AC ซึ่งหมายถึงเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์และแหล่งจ่ายเครือข่ายจะต้องทำได้โดยใช้ SPD ประเภท 2 ที่ติดตั้งที่เอาต์พุตอินเวอร์เตอร์และ - ในกรณีของการติดตั้งอาคารที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกที่แหล่งจ่ายไฟหลัก จุด - ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก SPD ประเภท 1

เพื่อให้แน่ใจว่า SPD สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าของระบบที่สูงได้การเชื่อมต่อแบบดาวที่ประกอบด้วยวาริสเตอร์สามตัวได้พิสูจน์แล้วว่าเชื่อถือได้และได้รับการยอมรับให้เป็นเสมือนมาตรฐาน (รูปที่ 4) หากความผิดพลาดของฉนวนเกิดขึ้นสองวาริสเตอร์ในซีรีส์ยังคงอยู่ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ SPD โอเวอร์โหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สรุป: วงจรป้องกันที่มีกระแสไฟฟ้ารั่วเป็นศูนย์อย่างแน่นอนและมีการป้องกันการเปิดใช้งานโดยไม่ได้ตั้งใจของกลไกการตัดการเชื่อมต่อ ในสถานการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้นการแพร่กระจายของไฟยังป้องกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงอิทธิพลใด ๆ จากอุปกรณ์ตรวจสอบฉนวนด้วย ดังนั้นหากฉนวนทำงานผิดปกติจะมีวาริสเตอร์สองตัวที่ยังคงมีอยู่ในซีรีส์นี้ ด้วยวิธีนี้ต้องมีการป้องกันความผิดพลาดของโลกอยู่เสมอ ตัวป้องกัน SPD ประเภท 2 ของ LSP SLP40-PV1000 / 3, U_CPV = 1000Vdc เป็นโซลูชันที่ใช้งานได้จริงและผ่านการทดสอบแล้วว่าสอดคล้องกับมาตรฐานปัจจุบันทั้งหมด (UTE C 61-740-51 และ prEN 50539-11) (รูปที่ 4) ด้วยวิธีนี้เราจึงนำเสนอระดับความปลอดภัยสูงสุดสำหรับใช้ในวงจร DC

การใช้งานจริง

ตามที่ระบุไว้แล้วความแตกต่างระหว่างการติดตั้งอาคารและภาคสนามในแนวทางปฏิบัติ หากติดตั้งโซลูชันป้องกันฟ้าผ่าภายนอกเครื่องกำเนิดไฟฟ้า PV ควรรวมเข้ากับระบบนี้เป็นระบบอุปกรณ์ป้องกันแบบแยกส่วน IEC 62305-3 ระบุว่าต้องรักษาระยะการสิ้นสุดของอากาศ หากไม่สามารถรักษาไว้ได้จะต้องนำผลกระทบของกระแสฟ้าผ่าบางส่วนมาพิจารณาด้วย ในประเด็นนี้ควรใช้มาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่า IEC 62305-3 เสริม 2 สถานะในส่วนที่ 17.3: 'เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากสายเคเบิลที่หุ้มฉนวนสำหรับสายหลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า' หากหน้าตัดเพียงพอ (ต่ำสุด 16 มม. ² Cu) การป้องกันสายเคเบิลยังสามารถใช้เพื่อนำกระแสฟ้าผ่าบางส่วนได้ ข้อมูลเพิ่มเติม (รูปที่ 5) - การป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ - ซึ่งออกโดย ABB (คณะกรรมการเพื่อการป้องกันฟ้าผ่าและการวิจัยฟ้าผ่าของสมาคมเทคโนโลยีไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์และสารสนเทศ (เยอรมัน) ระบุว่าสายหลักสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควรได้รับการป้องกัน . ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้ตัวป้องกันกระแสฟ้าผ่า (SPD ประเภท 1) แม้ว่าจะต้องมีตัวป้องกันแรงดันไฟกระชาก (SPD ประเภท 2) ทั้งสองด้าน ดังที่แสดงในรูปที่ 5 สายของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักที่มีการหุ้มฉนวนจะนำเสนอโซลูชันที่ใช้ได้จริงและได้รับสถานะ LPZ 1 ในกระบวนการ ในลักษณะนี้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากชนิด SPD 2 ถูกนำไปใช้ตามข้อกำหนดมาตรฐาน

โซลูชันที่พร้อมใช้งาน

เพื่อให้แน่ใจว่าการติดตั้งในสถานที่นั้นตรงไปตรงมาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ LSP นำเสนอโซลูชันที่พร้อมใช้งานเพื่อป้องกันอินเวอร์เตอร์ด้าน DC และ AC กล่อง PV แบบพลักแอนด์เพลย์ช่วยลดเวลาในการติดตั้ง LSP จะดำเนินการประกอบเฉพาะลูกค้าตามคำขอของคุณ ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ www.lsp-international.com

หมายเหตุ

ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานและแนวปฏิบัติเฉพาะประเทศ

[1] DIN VDE 0100 (VDE 0100) ตอนที่ 712: 2006-06 ข้อกำหนดสำหรับการติดตั้งหรือสถานที่พิเศษ ระบบจ่ายไฟโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ (PV)

[2] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) 2006-10 การป้องกันฟ้าผ่าส่วนที่ 3: การป้องกันสิ่งอำนวยความสะดวกและบุคคลส่วนเสริม 2 การตีความตามระดับการป้องกันหรือระดับความเสี่ยง III LPL ส่วนเสริม 5 ฟ้าผ่า และระบบป้องกันไฟกระชากสำหรับระบบไฟฟ้า PV

[3] VdS Directive 2010: 2005-07 ป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากที่เน้นความเสี่ยง; แนวทางป้องกันการสูญเสีย VdS Schadenverhütung Verlag (ผู้เผยแพร่)

[4] DIN EN 61643-11 (VDE 675-6-11): 2007-08 อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - ส่วนที่ 11: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับใช้ในระบบไฟฟ้าแรงต่ำ - ข้อกำหนดและการทดสอบ

[5] IEC 62305-3 การป้องกันฟ้าผ่า - ส่วนที่ 3: ความเสียหายทางกายภาพต่อโครงสร้างและอันตรายต่อชีวิต

[6] IEC 62305-4 การป้องกันฟ้าผ่า - ส่วนที่ 4: ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ภายในโครงสร้าง

[7] prEN 50539-11 อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแรงดันต่ำ - อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสำหรับการใช้งานเฉพาะรวมถึง dc - ส่วนที่ 11: ข้อกำหนดและการทดสอบ SPD ในการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์

[8] มาตรฐานผลิตภัณฑ์ฝรั่งเศสสำหรับการป้องกันไฟกระชากในพื้นที่ DC UTE C 61-740-51